土壤中溶质运移的数学模型及其解析解

首先给出了非均匀土壤中考虑水动力弥散尺度效应的一维溶质运移两区模型.然后在初始浓度为零,半无限一维空间内第一类边界条件下,推导出了可动区和不动区溶质浓度分布Cm(x,t),Cim(x,t)的解析表达式.     

分析室内二维砂槽弥散试验数据的方法

将描述半无限域上的一维稳定渗流二维水动力弥散条件下的溶质浓度在空间上变化规律的近似解析解进行适当变换 ,推导出可用于分析相应条件下的室内砂槽弥散试验数据 ,同时估计多孔介质纵向与横向弥散度aL 和aT 的计算公式。最后 ,利用算例说明了数据分析方法的应用步骤。     

井筒混合效应和表皮效应对注水井溶质径向弥散的影响

注水井理论模型研究一直是水文地质学领域的热点问题。充分考虑含水层的非均质性,利用两区MIM(Mobile-Immobile)对流扩散模型来描述溶质在含水层中的运移过程,同时考虑表皮效应和井筒混合效应,建立一种描述注入井附近含水层溶质径向运移的动力学模型。并采用Laplace变换、Stehfest数值逆变换得到了该动力学模型的半解析解。然后改变表皮区的有效孔隙度和径向弥散度以及井筒的半径,来分析固定观测点的溶质穿透曲线和溶质浓度分布曲线的变化规律。研究表明,井筒混合效应和表皮效应对穿透曲线、溶质径向运移过程和影响区域均有着非常显著的影响。在考虑井筒混合效应时,井筒半径越大,井筒效应越明显。而表皮区域有效孔隙度越大,溶质的迁移扩展速率越小;径向弥散度越大,观测点的溶质浓度曲线越陡峭,表明该点的溶质浓度变化速率较快,且能更早达到稳定值。与前人研究相比,本研究模型能更好地描述注水井中的溶质径向弥散过程。     

解流体动力弥散问题的等参数溶质质量均衡近似有限元法

本文根据流体动力弥散理论,按地下水中溶质局部质量守恒原理,采用非线性基函数,对单元内的渗透速度和弥散系数作了平均化近似处理,导出了求解流体动力弥散问题的另一种新的数值法——等参数溶质质量均衡近似有限元法。与作者在文献〔1〕中给出的较精确的算法相比,虽不甚精细,但计算工作量大为减小,并保持了文献〔1〕中方法的主要优点,比较简便易行。     

对弥散试验的几点新认识

弥散试验是揭示溶质在地下水中运移机理和获得弥散度等重要水质参数的可靠方法之一．本文在对弥散试验的研究现状、弥散理论的新发展进行了系统分析之后发现，目前弥散试验在条件选择方面存在着某些不足之处，进而对改进弥散试验提出了几点新认识。     

岩溶洼地内涝蓄水量与不同级次裂隙对溶质迁移影响的室内实验与模拟

岩溶洼地在西南地区分布广泛,岩溶地下水为当地居民生产和生活的主要水源,研究岩溶洼地内涝条件下裂隙系统中的溶质迁移及响应规律可为峰丛洼地区岩溶地下水的污染防控提供科学依据。基于相似原理构建了岩溶洼地-裂隙系统物理模型,采用对流-弥散模型和脉冲响应模型对溶质迁移过程进行了模拟分析,探讨了不同级次裂隙和内涝蓄水量大小对溶质迁移的影响。结果表明:大裂隙作为优先水流通道,对溶质迁移起主要的控制作用;小裂隙对溶质迁移起暂时储存和缓慢释放的调蓄作用,其溶质迁移的叠加过程使总出口溶质迁移的"拖尾"效应更加明显;随着内涝蓄水量的增加,稀释作用增强,导致溶质峰值质量浓度降低、溶质质量浓度回归至本底值的时间延长、延缓释放溶质的质量增加。该物理模型是对复杂岩溶洼地系统内污染物迁移研究的一种新探索,其模拟结果进一步深化了对洼地内涝条件下面源污染物在岩溶水系统中迁移规律的认识。      

解流体动力弥散问题的等参数溶质质量均衡有限元法

本文根据流体动力弥散理论,按照地下水中溶质局部质量守恒原理,采用非线性基函数,导出了求解流体动力弥散问题的一种新的数值法,即等参数溶质质量均衡有限元法。该法与采用同样非线性基函数的等参数里茨(Ritz)法或伽辽全法相比,具有物理意义明确、能准确反映局部质量均衡关系、计算公式简单和易于应用等优点。     

解流体动力弥散问题的等参数溶质质量均衡有限元法与其它方法的比较

本文将解流体动力弥散问题的等参数溶质质量均衡有限元法与采用同样非线性基函数的等参数里茨(Ritz)有限元法或伽辽金有限元法做以比较发现,前者具有物理意义明确,能准确反映局部质量均衡关系,计算公式简单,易于接受应用等优点,克服了线性有限元法的插值函数不能体现单元内部溶质质量守恒一般规律的缺点。     

本钢郑家屯潜水含水层弥散试验研究

在本钢郑家屯潜水含水层中进行了弥散试验，以Ｃｌ－为示踪剂，瞬时投放，根据流场条件，建立了二维水质运移模型。利用标准曲线法进行处理，得到了各监测井处的弥散度。对该试验结果进行分析，得到了在试验范围内，多孔介质中水动力弥散度的变化。     

铬在包气带的垂直污染机理研究

通过铬在包气带的垂直渗滤试验探讨了铬对地下水污染的机制，认识到地下水铬污染的主要途径是通过包气带渗入，铬在包气带中的垂直迁移性好，铬进入含水层后，在水动力条件及浓度的影响下，可发生运移—弥散作用，造成大面积地下水污染，严重影响生态环境。     

Numerical calculation of dispersion relation for linear internal waves

With the horizontal Coriolis terms included in motion equations and the influence of compressibility of seawater on Brunt-Visl frequency considered, a numerical method of calculating the dispersion relation for linear internal waves, which is an improvement of Cai and Gan (1995), and hence Fliegel and Hunkins (1975), had been set up. For different models (Pacific model, Atlantic model and Arctic model), simulations using the three different methods were compared and the following conclusions were reached:(1) the influence of horizontal Coriolis terms on dispersion relation cannot be neglected and is connected with the direction of the wave celerity, the latitude, and the modes of the wave;(2) the effect of compressibility of seawater in stratification is not an important factor for the dispersion relation of linear internal wave, at least for those three models. With the improved method, the wavefunction curves for the Pacific model had also been built.     

AN EXACT SOLUTION OF INTERNAL TIDES GENERATED AT CONTINENTAL SLOPE

By using a coordinate transformation,an exact solution of internal tides is obtained when the bot- tom slope is linear and the V(?)is(?)la frequency is constant.Consequently the dispersion relations of free waves are presented.Compared with Baines solution,the solution derived here is more consistent with experiment     

A WEAKLY NONLINEAR WATER WAVE MODEL TAKING INTO ACCOUNT DISPERSION OF WAVE PHASE VELOCITY

This paper presents a weakly nonlinear water wave model using a mild slope equation and a new explicit formulation which takes into account dispersion of wave phase velocity, approximates Hedges‘ (1987) nonlinear dispersion relationship, and accords well with the original empirical formula. Comparison of the calculating results with those obtained from the experimental data and those obtained from linear wave theory showed that the present water wave model considering the dispersion of phase ve-locity is rational and in good agreement with experiment data.     

AN EXACT SOLUTION OF SUB-INERTIAL FREQUENCY BAROCLINIC WAVES

By using a coordinate transformation, an exact solution of internal tides with sub-inertial frequency isobtained when the bottom slope is linear and the Vaisala frequency is constant. Accordingly thedispersion relations of free waves are presented. This solution is suitable for general coastal low-frequencybaroclinic waves with zero alongshore wavenumber.     

城市空气质量GIS数据模型及分析系统的集成与应用

城市空气质量模拟是目前环境与健康研究的一个重要领域。本文基于GIS技术,采用准稳态高斯扩散模型建立了城市空气质量模拟系统,着重研究了三维空间城市空气质量模型系统的集成方法,并以福州市为例,采用该模型系统对城市建城区的NO₂与SO₂年平均浓度场分布进行了模拟。     

城市大气污染扩散GIS模拟分析--以福州市为例

以福州市为例,分析了GIS在环境模型研究中的主要应用范围;剖析了GIS与环境模型结合的三种层次。在 GIS技术支持下建立了城市点源和线源大气污染扩散模型,采用大气污染扩散模型与GIS的嵌入式的紧密集成技术,进行福州市大气污染扩散模拟,直接采用等值线的方式表达大气污染物在不同气象条件下空间分布模拟结果, 为城市大气污染源的管理和时空模拟提供了一个良好的可视化分析环境。模拟结果表明:2000年福州市区工业路附近区域与福新路附近区域出现SO2高浓度;湖东路、八一七路、福新路、六一北路围成区域出现NOx高浓度,为机动车污染严重的区域。污染物浓度分布与污染源的空间分布和排放量密切相关。     

城市人群聚集消散时空模式探索分析——以深圳市为例

城市中人群的移动是带有目的性的,城市空间结构功能也存在差异,导致人群在城市中出现聚集或消散的现象,而且该现象会随着时间不断变化。本文基于海量的手机位置数据,以深圳市为例,采用自相关分析识别出城市中人群聚集与消散的区域,然后将这些区域一天中人群聚散组合成时间序列矩阵,采用自组织图聚类方法（SOM）进行聚类得到9种典型的人群聚集、消散时空模式,结合土地利用现状数据,分析解释了每种聚散模式最可能出现的土地利用组合。该研究从聚集和消散的角度探索了城市人群移动的时空模式,进一步帮助理解城市不同区域人群的移动模式以及与城市空间结构功能之间的关系,对城市规划、交通管理具有参考和指导意义。     

基于细化分层法探讨面波频散曲线反演参数的简化

常规频散曲线反演过程中需要不停地改变分层数、层厚度和层速度等参数,实现过程相对繁琐,而采用细化分层法对反演参数进行简化则避免了上述缺点。具体思路为:根据目的层探测深度(如20m)将地下介质分为若干个(20个)厚度为1m的薄层和1个均匀半空间层(共21层),这样在反演中分层数和层厚度均为已知参量,反演过程只需修改速度参数即可,避免了改变分层数和层厚度等参数,显著简化了反演计算过程。正演计算和反演结果均表明:细化分层与实际分层计算出的频散曲线是等效的,细化分层反演结果的总体效果与真实模型非常接近,这说明细化分层方法用于频散曲线反演是切实可行且有效的;将地下介质划分为1m厚的薄层,反演后每层均可得到1个横波速度,能满足反演分辨率的要求;由于实际地下介质的速度是随深度渐变的,细化分层后比按频散曲线拐点分层(每分层的厚度可能是几米或几十米,同一分层内介质的横波速度相等)更接近实际情况。     

天然水镁石纤维的化学松解技术

研究了不同表面活性剂对不同等级水镁石纤维的松解效果,通过对纤维悬浮液叩解度、粘度、纤维表面Zeta电位、纤维混凝土强度等的研究,并经扫描电镜分析,证明了化学松解工艺对水镁石纤维具有较好地劈分作用。表面活性剂种类及用量对纤维的叩解度、纤维的表面电位、悬浮液粘度均有影响,对不同等级纤维的影响有差异。随表面活性剂用量增加,纤维的叩解度、纤维表面的负电荷量、悬浮液的粘度一般均呈增加趋势。经过化学分散试验,水镁石纤维得到了较好松解,纤维直径由微米级下降至纳米级。将水镁石纤维应用于混凝土,抗折强度随纤维叩解度的增加而提高,说明纤维的化学分散有利于纤维对混凝土增强作用的发挥。